高边疆之谋㊼｜俄军用气象卫星：“北极”卫星助力争夺北极

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澎湃新闻特约撰稿 张雪松

【编者按】

11月25日，俄罗斯成功发射下一代导弹预警卫星的第五颗卫星，进一步提升导弹预警能力。这是俄继反卫星试验后提升军事航天能力的一个最新动作。

上个月中旬，俄罗斯国防部长绍伊古确认俄罗斯已成功测试反卫星武器。绍伊古强调本次测试中产生的卫星碎片绝不会对人类太空活动构成威胁。美英等西方国家则对于此次俄罗斯反卫星试验反应强烈。美国国防部称，“俄罗斯正在开发的反卫星武器或对美国和其他太空大国构成威胁。”

进入新世纪后，俄罗斯经济开始回复和加速发展，加上有“政治强人”普京的领导，一度陷入深度衰弱的俄罗斯军事航天开始重振旗鼓，组建空天军、持续发射新军用卫星、研制反卫星武器……从军队编制、装备、航天工业等层面，多管齐下提升军事航天能力。《高边疆之谋》专题本期走进俄罗斯军事航天，通过系列文章尝试解析重振旗鼓的俄罗斯军事航天。

今年2月28日，俄罗斯在拜科努尔发射场使用“联盟”2-1b运载火箭成功发射“北极”-M1气象卫星。

气象卫星是航天工业对人类最有价值的贡献成果之一，在战场上，其价值也非常大。苏联早在上世纪60年代就研制并发射了气象卫星，近些年来俄罗斯又在研制和发射新一代气象卫星，以满足俄军在高科技战争条件下对气象信息的需求。

“北极”-M1气象卫星。

极轨气象卫星青黄不接

气象卫星提供的天气情况，对于军事作战的保障具有不可替代的作用，比如成像侦察卫星的侦察能力就和天气息息相关，云雾等不良天气会严重影响成像效果。苏联和俄罗斯时期先后发展了四代“流星”系列气象卫星，目前俄罗斯使用的是最新的“流星”-M极地轨道气象卫星。

苏联时代虽然发射了大批“流星”系列极地轨道气象卫星，但“流星”-1到“流星”-3气象卫星都是极地轨道，而不是太阳同步轨道，只能提供低分辨率的模拟云图资料。俄罗斯时代研制了改进型“流星”-3M卫星，它使用轨道倾角99.6度的太阳同步轨道，卫星载荷性能有了不小的提高，发布的数据格式也和美国NOAA气象卫星的高分辨率云图兼容。俄罗斯原计划采购4颗“流星”-3M卫星，组成完整的极地轨道气象卫星网络，但由于财政困难最后只购买了一颗，2001年12月第一颗也是唯一一颗“流星”星-3M卫星发射升空，这可以说是俄罗斯气象卫星青黄不接的一个缩影。

随着经济的恢复，俄罗斯机电科学研究所又研制了新一代气象卫星“流星”-M系统，“流星”-M卫星发射质量约2.9吨其中载荷质量就有约1.25吨，它装有MSU-MR扫描辐射仪，KMSS可见光扫描成像仪，微波成像仪以及X波段侧视雷达等多种探测载荷，运行在轨道倾角98.8度轨道高度820千米的太阳同步轨道上。

“流星”-M系列是一种极轨气象卫星。

目前已经有多颗“流星”-M系列卫星发射升空，但由于多种原因“流星”-M系统仍然处境艰难：2009年9月17日第一颗“流星”-M卫星发射升空，2014年底卫星气象观测主载荷失效。2014年7月8日，第二颗“流星”-M气象卫星发射升空，它的设计寿命也是5年。2017年由于火箭故障“流星”-M N2-1卫星发射失败。常言道：福无双至，祸不单行，2019年7月5日“流星”-M N2-2卫星发射成功，但同年12月这颗卫星的图像下行中止，俄罗斯航天局后来证实发生了微流星体撞击，卫星热控受损无法继续使用。俄罗斯原定2020年和2021年分别发射“流星”-M N2-3和N2-4卫星，但“流星”-M N2-3卫星并未按时发射，现在俄罗斯在极地轨道上只有一颗超期服役的“流星”-M N2气象卫星，气象观测能力随时可能中段。

俄罗斯计划中的“流星”-M系列卫星家族还包括“流星”-M N3卫星，它装有X波段相控阵多模雷达，主要用于海洋监测兼做气象观测，但发射已经推迟了多年，目前发射日期扔不确定。俄罗斯还在研制下一代气象卫星“流星”-MP系统，下一代气象卫星包括“流星”-MP N1和N2两种气象卫星，以及一颗海洋卫星“流星”-MP N3，然而现有“流星”-M卫星都没能及时发射，新一代“流星”-MP卫星的研制也不断延期。毫不夸张地说，俄罗斯极地轨道气象卫星目前严重青黄不接，低轨道气象观测能力对比中美欧大幅度落后，这对保障俄罗斯军队的作战能力是十分不利的。

“流星”-M系列气象卫星发展并不顺。

面向北极的“北极”卫星

静止轨道气象卫星具有覆盖范围大，可以进行实时性连续监测的优点，美国1975年开始发射静止轨道气象卫星GOES系列，是静止轨道气象卫星的标杆，而苏联由于工业水平的不足，静止轨道气象卫星迟迟未能投入使用。苏联时代研制的静止轨道气象卫星GOMS-N1卫星投入到解体都没有发射成功，该卫星直到俄罗斯时代才发射成功（1994年11月），而且发射后成像仪故障并没能获得可见光图像，实际上相当于任务失败。

俄罗斯并没有放弃这一领域，拉沃契金设计局研制了新一代气象卫星“电子”-L（Elektro-L）系列，第一颗卫星于2011年1月发射成功，这是俄罗斯第一颗在静止轨道上正常工作的气象卫星。“电子”-L卫星重量约1.62吨，采用三轴稳定控制方式，设计寿命10年，卫星载荷重量435千克，主要气象载荷是MSU-GS型10通道成像仪。“电子”-L卫星的成像仪总体性能和欧洲第二代气象卫星的自旋可见光红外成像仪相近，它每30分钟获取一张照片，特殊情况下可以缩短到10分钟，成像仪的3个可见光通道分辨率为1千米，7个红外通道分辨率为4千米。“电子”-L卫星使用X波段数传对地通信，数据传输速率为2.56-15.36 Mbits/s。

相比于命运多舛的“流星”-M系列极地轨道气象卫星，“电子”-L静止轨道气象卫星组网相当顺利。2011年“电子”-L N1卫星发射并投入使用，2015年12月第二颗卫星“电子”-L N2又发射成功，2019年12月俄罗斯成功发射了“电子”-L N3卫星，组成了覆盖全球的静止轨道气象观测网络。

俄罗斯国土地处高纬度地区，传统的静止轨道气象卫星观测效果并不是太好，尤其是北极地区日益成为经济和军事上的热点，为了满足对俄罗斯政府尤其是军方对高纬度尤其是极区气象观测的需求，俄罗斯正在研制代号为“北极”（Arctica）大椭圆轨道气象卫星系统，“北极”卫星部署在近地点1000千米，远地点39000千米的闪电型大椭圆轨道上，轨道周期12小时轨道倾角63度，两颗北极卫星可以保证对高纬度地区的不间断气象监视。

测试中的“北极”-M1气象卫星。

“北极”气象卫星系统分为“北极”-M、“北极”-MS1和“北极”-MS2卫星三个部分，其中“北极”-M实际上就是“电子”-L卫星的改进型，两种卫星的平台和载荷都基本相同，“北极”-M卫星增加了应急通信载荷，另外就是卫星位于静止轨道还是闪电轨道的差异。俄罗斯原计划发射两颗“北极”－M气象卫星，然而首次发射一直从2013年一路推迟到2020年，后来又推迟到2021年。“北极”-MS卫星载荷变化比较大，在“电子”-L卫星的基础上进一步增加了移动通信和导航增强能力。

责任编辑：谢瑞强 图片编辑：施佳慧

校对：张艳